[发明专利]一种模拟静压桩沉桩过程的粘性土层的制备装置

说明书

技术领域

本发明属于粘土制备试验技术领域，涉及一种室内模型粘性土层制备问题，具体说是一种模拟静压桩沉桩过程的粘性土层的制备装置。

背景技术

对静压桩贯入机理的研究，室内模型试验居多，而且为了便于操作，几乎全部使用砂土，没有顾及工程中绝大多数静压桩处于粘性土层这一事实。在室内模型试验土体制备方法中，一种是落雨法，该方法是通过特定装置将土从一定高度落入试验模型箱内，形成一定密度的土层，但此方法仅适用于颗粒尺寸均匀的干砂，制备土层的密度及强度较低，由于填筑的土层影响因素较多，填筑质量不易控制；另一种是分层振实法，该方法是通过振实机械，将松散的土层压实，但此种方法仅能够制备含有一定水分的砂土、粉土、粘土及碎石，不能制备含水量较多的粘性土，并且在振实过程中不可避免对土样有所扰动，应用范围受到限制。因此，基于模拟静压桩沉桩过程的室内模型试验，如何开发一种制备均匀性好、密度可控、较好地模拟现场条件的含水量较大的粘性土层的装置及方法成为一个难题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足与缺陷，提出一种模拟静压桩沉桩过程的粘性土层的制备装置，以便在实验室较好地模拟现场条件和粘性土层的工程特性，按需要获得土性均匀的粘性土层，更好的研究静压桩贯入机理。

为了实现上述目的，本发明一种模拟静压桩沉桩过程的粘性土层的制备装置，主要由自平衡式反力架、上横梁、下横梁、吸盘底座、微机控制电液伺服千斤顶、加载数据控制器、百分表、压力传感器、吸铁式表座、承压板、垫块、钢垫板、模型桶、横梁、土体和压力数据采集仪组成；其特征在于：在自平衡式反力架的下横梁上设置有模型桶，在模型桶内盛装有土体，在土体的上面，沿自平衡式反力架的中心轴线，依次连接有承压板、垫块、钢垫板、压力传感器、倒置安装的微机控制电液伺服千斤顶、吸盘底座和自平衡式反力架的上横梁，组成加压土体的机械结构；微机控制电液伺服千斤顶通过吸盘底座固定于在自平衡式反力架的上横梁上，并与加载数据控制器连通，获得动力；压力数据采集仪连接压力传感器，获取压力数据；在模型桶上方放置两个横梁，在横梁上分别放置有吸铁式表座，在吸铁式表座上夹有百分表，百分表7轻触承压板，使百分表测得承压板的升降高度。

本发明所述的承压板是直径为780mm，厚度为20mm的带孔金属圆板；垫块是直径为40mm，厚度为20mm的金属方块；钢垫板是直径为80mm，厚度为20mm的金属圆板；模型桶是直径为800mm，高度为1200mm用厚度2mm的钢板焊接而成的，模型桶的底部开口，直径为10mm，水可以在空中渗出。

本发明的优点在于：与现有技术相比，能够较好地模拟现场条件和原状土的初始条件，能够减小对土样的扰动，可以按需要设定其孔隙比等参数，土样制备操作方法简便，安全可靠。

附图说明

图1为本发明的主体结构原理示意图；

图2为本发明涉及的试验土层的结构原理示意图。

1、自平衡式反力架；2、上横梁；3、下横梁；4、吸盘底座；5、微机控制电液伺服千斤顶；6、加载数据控制器；7、百分表；8、压力传感器；9、吸铁式表座；10、承压板；11、垫块；12、钢垫板；13、模型桶；14、横梁；15、土体；16、压力数据采集仪。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述：

如图所示，一种模拟静压桩沉桩过程的粘性土层的制备装置，主要由自平衡式反力架1、上横梁2、下横梁3、吸盘底座4、微机控制电液伺服千斤顶5、加载数据控制器6、百分表7、压力传感器8、吸铁式表座9、承压板10、垫块11、钢垫板12、模型桶13、横梁14、土体15和压力数据采集仪16组成；其特征在于：在自平衡式反力架1的下横梁3上设置有模型桶13，在模型桶13内盛装有土体15，在土体15的上面，沿自平衡式反力架1的中心轴线，依次连接有承压板10、垫块11、钢垫板12、压力传感器8、倒置安装的微机控制电液伺服千斤顶5、吸盘底座4和自平衡式反力架1的上横梁2，组成加压土体的机械结构；微机控制电液伺服千斤顶5通过吸盘底座4固定于在自平衡式反力架1的上横梁2上，并与加载数据控制器6连通，获得动力；压力数据采集仪16连接压力传感器8，获取压力数据；在模型桶13上方放置两个横梁14，在横梁14上分别放置有吸铁式表座9，在吸铁式表座9上夹有百分表7，百分表7轻触承压板10，使百分表7测得承压板10的升降高度。

本发明所述的承压板10是直径为780mm，厚度为20mm的带孔金属圆板；垫块11是直径为40mm，厚度为20mm的金属方块；钢垫板12是直径为80mm，厚度为20mm的金属圆板；模型桶13是直径为800mm，高度为1200mm用厚度2mm的钢板焊接而成的，模型桶13的底部开口，直径为10mm，水可以在空中渗出。